RF CMOS - Википедия - RF CMOS

RF CMOS это металл – оксид – полупроводник (MOS) Интегральная схема (IC) технология, которая объединяет радиочастота (RF), аналоговый и цифровая электроника на смешанный сигнал CMOS (дополнительная MOS) RF схема чип.[1][2] Широко используется в современных беспроводной телекоммуникации, Такие как сотовые сети, Bluetooth, Вай фай, Приемники GPS, вещание, системы автомобильной связи, а радиоприемопередатчики во всем современном мобильные телефоны и беспроводная сеть устройств. Технология RF CMOS была впервые разработана пакистанским инженером Асад Али Абиди в UCLA в конце 1980-х - начале 1990-х годов, и помог беспроводная революция с введением цифровая обработка сигналов в беспроводной связи. Разработка и проектирование устройств RF CMOS было обеспечено ван дер Зил Модель ВЧ-шума полевого транзистора. Он был опубликован в начале 1960-х и оставался в значительной степени забытым до 1990-х годов.[3][4][5][6]

История

Асад Али Абиди разработала технологию RF CMOS на UCLA в конце 1980-х - начале 1990-х гг.

Пакистанский инженер Асад Али Абиди, работая на Bell Labs а потом UCLA в 1980–1990 годах впервые радио исследования в металл – оксид – полупроводник (MOS) и внесли значительный вклад в радио архитектура на основе дополнительный MOS (CMOS) переключаемый конденсатор (SC) технология.[7] В начале 1980-х, работая в Bell, он работал над разработкой субмикронный МОП-транзистор (МОП-полевой транзистор) СБИС (очень крупномасштабная интеграция ) и продемонстрировали потенциал субмикронных NMOS Интегральная схема (IC) технология в высокоскоростной схемы связи. Первоначально работа Абиди была встречена скептицизмом сторонников GaAs и биполярные переходные транзисторы, доминирующие технологии для высокоскоростных сетей связи в то время. В 1985 году он присоединился к Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе (UCLA), где он был пионером технологии RF CMOS в конце 1980-х - начале 1990-х годов. Его работа изменила то, как ВЧ схемы будет разработан вдали от дискретных биполярные транзисторы и к CMOS интегральные схемы.[8]

Абиди исследовал аналоговые КМОП-схемы для обработка сигналов и коммуникации в UCLA в конце 1980-х - начале 1990-х.[8] Абиди вместе с коллегами из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Дж. Чангом и Майклом Гайтаном продемонстрировали первую RF CMOS. усилитель мощности в 1993 г.[9][10] В 1995 году Абиди использовал технологию коммутируемых конденсаторов CMOS, чтобы продемонстрировать первое прямое преобразование трансиверы за цифровые коммуникации.[7] В конце 1990-х годов технология RF CMOS получила широкое распространение в беспроводная сеть, так как мобильные телефоны начал входить в широкое распространение.[8] Это изменило способ проектирования ВЧ-схем, что привело к замене дискретных биполярные транзисторы с КМОП интегральные схемы в радио трансиверы.[8]

Был быстрый рост телекоммуникационная промышленность ближе к концу 20 века, в первую очередь из-за введения цифровая обработка сигналов в беспроводная связь, движимый развитием недорогих, очень крупномасштабная интеграция (VLSI) RF CMOS технология.[11] Это позволило сделать сложные, недорогие и портативные конечный пользователь терминалы и привели к появлению небольших, недорогих, маломощных и портативных устройств для широкого диапазона систем беспроводной связи. Это позволило общаться "в любое время и в любом месте" и помогло добиться беспроводная революция, что привело к быстрому росту индустрии беспроводной связи.[12]

В начале 2000-х годов чипы RF CMOS с глубоко субмикронный МОП-транзисторы, рассчитанные на более 100 ГГц частотный диапазон.[13] По состоянию на 2008 г., то радиоприемопередатчики во всех беспроводных сетевых устройствах и современных мобильных телефонах серийно выпускаются как устройства RF CMOS.[8]

Приложения

В процессоры основной полосы частот[14][15] и радиоприемопередатчики во всем современном беспроводная сеть устройства и мобильные телефоны производятся серийно с использованием устройств RF CMOS.[8] Схемы RF CMOS широко используются для передачи и приема беспроводных сигналов в различных приложениях, таких как спутник технологии (в том числе GPS и Приемники GPS ), Bluetooth, Вай фай, связь ближнего поля (NFC), мобильные сети (Такие как 3G и 4G ), земной транслировать, и автомобильный радар приложений, среди прочего.[16]

Примеры коммерческих чипов RF CMOS включают Intel DECT беспроводной телефон и 802.11 (Вай фай ) фишки, созданные Atheros и другие компании.[17] Коммерческие КМОП-продукты RF также используются для Bluetooth и Беспроводная сеть (WLAN) сети.[18] RF CMOS также используется в радиопередатчиках для беспроводных стандартов, таких как GSM, Wi-Fi и Bluetooth, трансиверы для мобильных сетей, таких как 3G, и удаленные устройства в беспроводные сенсорные сети (WSN).[19]

Технология RF CMOS имеет решающее значение для современной беспроводной связи, включая беспроводные сети и мобильная связь устройств. Одной из компаний, коммерциализирующих технологию RF CMOS, была Infineon. Его объемная CMOS РЧ переключатели продать более 1 миллиардов единиц в год, в сумме достигнув 5 млрд единиц, по состоянию на 2018 год.[20]

Практичный программно-определяемое радио (SDR) для коммерческого использования была включена в RF CMOS, которая способна реализовать всю программно-определяемую радиосистему на одной микросхеме MOS IC.[21][22][23] RF CMOS начали использоваться для реализации SDR в 2000-х годах.[22]

Общие приложения

Смотрите также: LDMOS § Приложения, Список приложений MOSFET, и Силовой MOSFET

RF CMOS широко используется в ряде распространенных приложений, в том числе в следующих.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Рис. 1 Краткое описание технологии SiGe BiCMOS и RF CMOS». ResearchGate. Получено 2019-12-07.
  2. ^ ВЧ КМОП усилители мощности: теория, конструкция и реализация. Международная серия по инженерии и информатике. 659. Springer Science + Business Media. 2002. Дои:10.1007 / b117692. ISBN  0-7923-7628-5.
  3. ^ А. ван дер Зил (1962). «Тепловые шумы в полевых транзисторах». Труды IRE. 50: 1808–1812.
  4. ^ А. ван дер Зил (1963). «Шум затвора полевых транзисторов на умеренно высоких частотах». Труды IEEE. 51: 461–467.
  5. ^ А. ван дер Зил (1986). Шум в твердотельных устройствах и схемах. Wiley-Interscience.
  6. ^ Т.М. Ли (2007). «История и будущее RF CMOS: от оксюморонов до мейнстрима» (PDF). IEEE Int. Конф. Компьютерный дизайн.
  7. ^ а б Оллстот, Дэвид Дж. (2016). «Фильтры переключаемых конденсаторов» (PDF). В Малоберти, Франко; Дэвис, Энтони С. (ред.). Краткая история схем и систем: от экологически чистых мобильных сетей с повсеместным распространением информации до обработки больших данных. IEEE Circuits and Systems Society. С. 105–110. ISBN  9788793609860.
  8. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п О'Нил, А. (2008). «Асад Абиди получил признание за работу в области RF-CMOS». Информационный бюллетень IEEE Solid-State Circuits Society. 13 (1): 57–58. Дои:10.1109 / N-SSC.2008.4785694. ISSN  1098-4232.
  9. ^ а б c d е ж грамм час я j Абиди, Асад Али (Апрель 2004 г.). «RF CMOS достигла совершеннолетия». Журнал IEEE по твердотельным схемам. 39 (4): 549–561. Bibcode:2004IJSSC..39..549A. Дои:10.1109 / JSSC.2004.825247. ISSN  1558–173X. S2CID  23186298.
  10. ^ Chang, J .; Абиди, Асад Али; Гайтан, Майкл (май 1993 г.). «Большие подвесные индукторы на кремнии и их использование в 2-мкм КМОП-усилителе RF». Письма об электронных устройствах IEEE. 14 (5): 246–248. Bibcode:1993IEDL ... 14..246C. Дои:10.1109/55.215182. ISSN  1558-0563. S2CID  27249864.
  11. ^ Srivastava, Viranjay M .; Сингх, Ганшьям (2013). Технология MOSFET для двухполюсного четырехпозиционного радиочастотного переключателя. Springer Science & Business Media. п. 1. ISBN  9783319011653.
  12. ^ Данешрад, Бабал; Эльтавил, Ахмед М. (2002). «Интегральные микросхемные технологии для беспроводной связи». Беспроводные мультимедийные сетевые технологии. Международная серия по инженерии и информатике. Springer США. 524: 227–244. Дои:10.1007/0-306-47330-5_13. ISBN  0-7923-8633-7.
  13. ^ Чен, Чи-Хунг; Дин, М. Джамал (2001). «Характеристика и моделирование шума RF CMOS». Международный журнал высокоскоростной электроники и систем. Всемирная научная издательская компания. 11 (4): 1085-1157 (1085). Дои:10.1142/9789812777768_0004. ISBN  9810249055.
  14. ^ а б Чен, Вай-Кай (2018). Справочник СБИС. CRC Press. С. 60–2. ISBN  9781420005967.
  15. ^ а б Моргадо, Алонсо; Рио, Росио дель; Роза, Хосе М. де ла (2011). Сигма-дельта модуляторы с нанометровым КМОП для программно-конфигурируемых радиостанций. Springer Science & Business Media. п. 1. ISBN  9781461400370.
  16. ^ а б c d е ж грамм час я j k Вендрик, Гарри Дж. М. (2017). ИС с нанометровыми КМОП: от основ до ASIC. Springer. п. 243. ISBN  9783319475974.
  17. ^ а б c Nathawad, L .; Заргари, М .; Samavati, H .; Mehta, S .; Хейрхаки, А .; Chen, P .; Gong, K .; Вакили-Амини, Б .; Hwang, J .; Chen, M .; Terrovitis, M .; Качиньский, Б .; Limotyrakis, S .; Mack, M .; Gan, H .; Ли, М .; Абдоллахи-Алибейк, Б .; Байтекин, Б .; Онодера, К .; Mendis, S .; Чанг, А .; Jen, S .; Вс, Д .; Вули, Б. «20.2: Двухдиапазонный CMOS MIMO Radio SoC для беспроводной локальной сети IEEE 802.11n» (PDF). Веб-хостинг IEEE Entity. IEEE. Получено 22 октября 2016.
  18. ^ а б c Ольштейн, Кэтрин (весна 2008 г.). «Абиди получает награду IEEE Pederson на ISSCC 2008» (PDF). SSCC: Новости общества твердотельных схем IEEE. 13 (2): 12. Дои:10.1109 / HICSS.1997.665459. S2CID  30558989.
  19. ^ а б c d е ж Оливейра, Жоао; Идет, Жоао (2012). Параметрическое усиление аналогового сигнала в наноразмерных КМОП-технологиях. Springer Science & Business Media. п. 7. ISBN  9781461416708.
  20. ^ «Infineon достигла вехи вехи в разработке высокочастотного переключателя на КМОП-матрице». EE Times. 20 ноября 2018 г.. Получено 26 октября 2019.
  21. ^ а б c d Моргадо, Алонсо; Рио, Росио дель; Роза, Хосе М. де ла (2011). Сигма-дельта модуляторы с нанометровым КМОП для программно-определяемых радиостанций. Springer Science & Business Media. ISBN  9781461400370.
  22. ^ а б c d Leenaerts, Domine (май 2010 г.). Методы проектирования широкополосных РЧ КМОП схем (PDF). Общество твердотельных схем IEEE Программа выдающихся лекторов (SSCS DLP). Полупроводники NXP. Получено 10 декабря 2019.
  23. ^ а б c d е "Программно-конфигурируемая радиотехнология". Полупроводники NXP. Получено 11 декабря 2019.
  24. ^ а б c d е ж грамм час я j "Полностью интегрированный радиолокационный приемопередатчик TEF810X, работающий на частоте 77 ГГц". Полупроводники NXP. Получено 16 декабря 2019.
  25. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п "RF CMOS". GlobalFoundries. 20 октября 2016 г.. Получено 7 декабря 2019.
  26. ^ а б c d е ж грамм час я j k л «Радиолокационные трансиверы». Полупроводники NXP. Получено 16 декабря 2019.
  27. ^ а б c "TEF810X: автомобильный радарный приемопередатчик 77 ГГц" (PDF). Полупроводники NXP. Получено 20 декабря 2019.
  28. ^ а б c d е "TEF810X: автомобильный радиолокационный приемопередатчик от 76 ГГц до 81 ГГц" (PDF). Полупроводники NXP. Получено 20 декабря 2019.
  29. ^ Ким, Woonyun (2015). "Конструкция усилителя мощности CMOS для сотовых приложений: двухрежимный четырехдиапазонный PA EDGE / GSM в 0,18 мкм CMOS". Ин Ван, Хуа; Сенгупта, Кошик (ред.). Генерация ВЧ и миллиметровых волн в кремнии. Академическая пресса. С. 89–90. ISBN  978-0-12-409522-9.
  30. ^ Ким, Woonyun (2015). "Конструкция усилителя мощности CMOS для сотовых приложений: двухрежимный четырехдиапазонный PA EDGE / GSM в 0,18 мкм CMOS". Ин Ван, Хуа; Сенгупта, Кошик (ред.). Генерация ВЧ и миллиметровых волн в кремнии. Академическая пресса. С. 89–90. ISBN  978-0-12-409522-9.